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专题06 半角模型综合应用(能力提升)
1. 如图,点E、F分别在正方形ABCD的边CD,BC上,且∠EAF=45°,将△ADE绕点A顺时针旋转90°得到△ABG,连接BD交AF于点M,DE=2,BF=3,则GM= .
【答案】2
【解答】解:连接GE交AF于点O,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=∠ABF=∠ADE=∠C=90°,AB=AD=BC=DC,AD∥BC,
∵∠EAF=45°,
∴∠BAF+∠DAE=∠BAD﹣∠EAF=90°﹣45°=45°,
由旋转得:
AE=AG,∠ABF=∠ADE=90°,BG=DE=2,∠BAG=∠DAE,
∴∠BAG+∠BAF=45°,
∴∠GAF=∠EAF=45°,
∵∠ABF=∠ABG=90°,
∴∠GBC=∠ABG+∠ABF=180°,
∴点G、B、F三点在同一条直线上,
∵BF=3,
∴FG=BG+BF=2+3=5,
∴△GAF≌△EAF(SAS),
∴FG=FE=5,
设正方形ABCD的边长为x,
∴CF=x﹣3,CE=x﹣2,
在Rt△ECF中,FC2+EC2=EF2,
∴(x﹣3)2+(x﹣2)2=52,
∴x=6或x=﹣1(舍去),
∴正方形ABCD的边长为6,
在Rt△ABF中,AF===3,
∵AD∥BC,
∴∠DAM=∠MFB,∠ADM=∠MBF,
∴△ADM∽△FBM,
∴===2,
∴AM=AF=2,
在Rt△ADE中,AE===2,
∵AG=AE,FG=FE,
∴AF是EG的垂直平分线,
∴∠AOE=90°,
∵∠EAF=45°,
∴AE=AO,
∴AO=2,
∴点M与点O重合,
∴EG=2GM,
在Rt△ECG中,EC=DC﹣DE=6﹣2=4,GC=BC+GB=6+2=8,
∴EG===4,
∴GM=2,
故答案为:2.
2.如图:已知正方形ABCD,动点M、N分别在DC、BC上,且满足∠MAN=45°,△CMN的周长为2,则△CMN面积的最大值是 .
【答案】3﹣2
【解答】解:∵四边形ABCD为正方形,
∴∠B=∠D=90°,AB=AD,CD=CB;
如图,将△ABN绕点A沿逆时针方向旋转90°得到△ADE,
∴AE=AN,DE=BN,∠DAE=∠BAN;
∴∠MAE=∠MAD+∠BAN,
∵∠MAN=45°,
∴∠MAD+∠BAN=90°﹣45°=45°,
∴∠MAE=∠MAN;
在△MAE与△MAN中,
,
∴△MAE≌△MAN(SAS),
∴ME=MN,
∴MD+BN=MN;
∴△MCN的周长=CM+CN+MN=CM+ME+CN=CM+DM+CN+BN=CD+CB=2,而CD=CB,
∴CD=CB=1;设DM=x,BN=y,△CMN的面积为s,
则S==,
整理得:x+y﹣xy=1﹣2S①;
由勾股定理得:MN2=CM2+CN2,
即(x+y)2=(1﹣x)2+(1﹣y)2,
整理得:x+y+xy=1②,联立①②得:
xy=s,x+y=1﹣s,
∴x、y为方程z2﹣(1﹣s)z+s=0的两个根,
∴△≥0,即[﹣(1﹣s)]2﹣4s≥0,
解得:s或s(不合题意,舍去),
故答案为3﹣2.
3.旋转变换是解决数学问题中一种重要的思想方法,通过旋转变换可以将分散的条件集中到一起,从而方便解决问题.已知,△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点D、E在边BC上,且.
(1)如图a,当α=60°时,将△AEC绕点A顺时针旋转60°到△AFB的位置,连结DF.
①∠DAF= ;②求证:DF=DE;
(2)如图b,当α=90°时,猜想BD、DE、CE的数量关系,并说明理由.
【解答】(1)①解:由旋转知,AF=AE,∠BAF=∠CAE,∠EAF=60°,
∵∠DAE=α,∠BAC=α=60°,
∴∠DAE=×60°=30°,
∴∠CAE+∠BAD=∠BAC﹣∠DAE=30°,
∴∠DAF=∠BAD+∠BAF=∠BAD+∠CAE=30°,
故答案为:30°;
②证明:由①知,AF=AE,∠DAF=∠DAE=30°,
∵AB=AC,
∴△DAF≌△DAE(SAS),
∴DF=DE;
(2)解:DE2=BD2+CE2,理由如下:
如图,
将△AEC绕点A顺时针旋转90°到△AFB的位置,连结DF,
∴AF=AE,∠EAF=90°=∠BAC,
∴∠BAF=∠CAE,
∴△BAF≌△CAE(SAS),
∴BF=CE,∠ABF=∠ACE,
在Rt△ABC中,∠C=∠ABC=45°,
∴∠ABF=45°,
∴∠DBF=90°,根据勾股定理得,DF2=BD2+BF2,
∴DF2=BD2+CE2,
同(1)②的方法得,DF=DE,
∴DE2=BD2+CE2.
4.已知∠MBN=60°,等边△BEF与∠MBN顶点B重合,将等边△BEF绕顶